ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Вакуумная техника из "Диффузионная сварка материалов " Теоретические основы вакуумной техники. Область давлений, интересующих современную технику, лежит между атмосферным давлением и самыми низкими давлениями, какие позволяет получить современная техника. Условно весь диапазон давлений, встречающихся в разных вакуумных установках и космосе, разделен на пять групп (табл. 1). [c.61] ЧТО молекулы (атомы) вещества находятся в постоянном беспорядочном движении независимо от того, имеем ли мы дело с твердым, жидким или газообразным состоянием вещества. Постоянное хаотическое движение молекул газа определяет ряд явлений, которые чрезвычайно важны для вакуумной техники. [c.62] Давление газа — это совокупность импульсов, которые вследствие теплового движения сообщаются ударами молекул газа в течении 1 с одному квадратному сантиметру стенки сосуда, содержащего газ. Тепловое движение молекул газа сопровождается не только ударами молекул о стенки сосуда, в котором заключен газ, но и их взаимными столкновениями. Вследствие этого путь, пройденный молекулой - газа при тепловом движении, представляет собой, вообще говоря, пространственрую ломаную линию, прямолинейные участки которой соответствуют свободному передвижению молекул (без столкновений) точки, где траектория меняет свое направление, соответствуют моментам столкновения данной молекулы с какой-либо другой. Так как тепловое движение беспорядочно, прямолинейные пути молекул между двумя столкновениями не могут быть одинаковыми, тем не менее благодаря открытию закона их распределения мы и здесь можем аналогично понятию о средней скорости теплового движения ввести понятие о среднем расстоянии, проходимом молекулами между двумя столкновениями, т. е. о средней длине свободного пробега молекул газа. [c.62] Зависимость средней длины свободного пробега молекул воздуха при нормальной температуре 293 К и концентрации молекул от давления приведена в табл. 3. [c.63] В табл. 4 приведены значения пропускных способностей для других газов по отношению к воздуху при вязкостном режиме и температуре 293 К. [c.65] Значение коэффициента К приведено в табл. 5. [c.66] Во всех перечисленных случаях для коротких трубопроводов следует учитывать диафрагмирование, имеющее место при переходе от большего диаметра к меньшему. [c.66] Рассмотренные основные положения позволяют с достаточной точностью рассчитать только простейшие случаи. Для многих узлов вакуумных систем теоретический расчет затруднен, и поэтому проводимости определяются экспериментально. [c.67] В большинстве случаев при расчетах форвакуумных коммуникаций эффективная скорость откачки из камеры сварочной установки близка к скорости откачки насоса. Поэтому для предварительных расчетов можно условно принимать 5эф = = 5н- Иногда следует делать проверочный расчет эффективной скорости откачки на форвакуумной линии, что особенно важно для длинных трубопроводов малого диаметра. [c.67] Эти требования вызывают необходимость изготовления деталей вакуумной аппаратуры из специальных материалов диэлектриков, немагнитных сплавов и т. п. [7, 12]. Все перечисленные требования предъявляются к вакуумной аппаратуре в различных комбинациях в зависимости от ее назначения, рассмотрим каждое из них подробнее. [c.68] Герметичность высоковакуумной аппаратуры. Незначительные количества газов, способные проникнуть внутрь вакуумной камеры, могут резко изменить степень разрежения и сделать установку неработоспособной [2, 4, 5, 7, 10, 12, 14]. Чувствительность к проникновению в откачиваемый объем малейших количеств газов и отличает вакуумную аппаратуру от любой другой, в том числе и от аппаратуры высокого давления. [c.68] Пример. Если из нормального кислородного герметичного баллона объемом 40 л, содержащего газ, сжатый до давления 49- 10 Па, вытечет количество газа, равное 1 см при давлении 98 Па, то давление в баллоне уменьшится на 1/6 ООО ООО часть (на 0,000017%), что в огромном большинстве случаев практического значения не имеет. [c.68] Требование герметичности заставляет обратить особое внимание на все соединения деталей и узлов вакуумной аппаратуры друг с другом. Естественно именно в местах соединений можно скорее всего ожидать образования щелей или неровностей, будь то неразъемное (сварное или паяное) или разъемное соединение. Особое место занимают разъемные соединения внешних деталей, уплотняемые в вакуумной технике резиновыми, пластмассовыми или металлическими прокладками-уплотнителями. В вакуумной технике какие-либо замазывания, заклеивания или закрашивания неплотностей, так же как и подмотки в стыках труб и арматуры, являются ненадежными. Надежными могут быть только сварка, пайка, разъемные механические соединения с гладкими металлическими или упругими прокладками из материалов, выделяющих минимальное количество газа в вакууме, а иногда также стыкование специально притертых поверхностей с применением специальных смазок, В некоторых случаях допускается склеивание под давлением пластических масс клеями или растворителями. [c.68] Последние три требования становятся необходимыми при откачке до давления менее 1, 3 1 О Па. [c.69] Для удаления или связывания конденсируемых паров и газов в вакууме в системы вводят специальные ловушки с интенсивным охлаждением рабочих поверхностей. Технология изготовления этих узлов такая же, как и для остальной вакуумной аппаратуры. [c.69] Механические нагрузки и прочность оболочек. Вакуумные камеры при обычном давлении не испытывают иных механических нагрузок, кроме давления окружающего воздуха. Поэтому они рассчитываются на равномерно распределенную внешнюю нагрузку в 1 кг на 1 см поверхности их стёнок. Такое незначительное давление на стенки позволяет изготовлять эту категорию камер сравнительно тонкостенными, но с обязательным соблюдением правильных, устойчивых форм, особенно при более или менее крупных размерах сосудов с выпуклыми сферическими, коробчатыми или коническими крышками и с довольно толстыми днищами и соединительными фланцами. Прямоугольные формы и плоские стенки, крышки и днища в вакуумной камере нежелательны и должны применяться только в случаях действительной необходимости. Технологичными являются во всех видах вакуумной аппаратуры цилиндрические формы с использованием для обечаек стандартных цельнотянутых или цельнокатаных труб, а при больших диаметрах сварных цилиндров — вальцованных труб из листа. Для небольших аппаратов, работающих без повышенного давления, толщина стенок обычно задается не расчетом на прочность, а технологическими соображениями. Стенки должны иметь толщину, позволяющую производить надежную и дешевую сварку, пайку и механические крепления. В табл. 6 приведены рекомендуемые толщины стенок (мм) сварочных камер из стали, без повышенного давления. [c.69] Вернуться к основной статье